【正文】 ............................................10 麥汁 煮沸與酒花的添加 ..................................................................... 10 麥汁熱凝固物的沉淀 ......................................................................... 11 麥芽汁 冷 ............................................................................................. 11 4 物料衡算 .................................................................................................................. 11 計(jì)算基礎(chǔ)數(shù)據(jù) ................................................................................................. 11 100kg 原料生產(chǎn) 12176。淡色啤酒糖化工段糖化的設(shè)計(jì)。同時(shí)使用 CAD 繪制了糖化工段工藝流程圖 、糖化鍋的設(shè)備圖以及過濾槽的示意圖。 material balance。 啤酒的歷史悠久，大約起源于 9000 年前的地中海南岸地區(qū)，以后逐漸傳入歐美及東亞地區(qū)。2021 年我國啤酒產(chǎn)銷量超過 5500 萬噸 [1]。所以也看到了啤酒工業(yè)的發(fā)展前景。 設(shè)計(jì)依據(jù) 7 1） 設(shè)計(jì)課題 年產(chǎn) 萬噸啤酒糖化工藝初步設(shè)計(jì) 2）設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料 產(chǎn)品名稱： 12176。其一般的工藝流程 [2]如下： 8 圖 1 啤酒生產(chǎn)總體工藝流程示意圖 啤酒生產(chǎn)首先要經(jīng)過預(yù)處理、糖化、過濾、煮沸，才能供酒母發(fā)酵所用，這段工藝的水準(zhǔn)將直接影響到糖化收得率、過濾時(shí)間、麥汁澄清度、發(fā)酵進(jìn)程、雙乙酰還原速度、啤酒澄清狀況等質(zhì)量參數(shù)，因此這是關(guān)系到啤酒質(zhì)量的一個(gè)重要工藝流程。 原輔料預(yù)處理 在本設(shè)計(jì)中原料為 麥芽 ， 輔料 為大米，在原 輔料 處理階段主要包括 麥芽 及水的選擇，原 輔料 的貯存及粉碎方式 [4]。國內(nèi)外的著名啤酒之所以質(zhì)量較好，其釀造用水的水質(zhì)優(yōu)良是原因之一，同時(shí)水也要用于洗滌、冷卻、消防和生活等各個(gè)方面。 而冷卻用水，只要求干凈、硬度低、金屬離子含量少，一般的自來水即可達(dá)到要求。 原料粉碎 方法 麥芽在進(jìn)行糖化前，必須 粉碎 ， 粉碎 后的麥芽，可 溶 性物質(zhì)容易浸出，也有利于酶的作用，使麥芽的不 溶性 物質(zhì)進(jìn)一步溶解。且多采用粗碎和細(xì)碎兩級(jí)粉碎工藝，是麥芽及大米粉碎的理想選擇。 所以，本設(shè)計(jì)采用干法粉碎。 兩輥式粉碎機(jī)主要工作機(jī)構(gòu)為兩個(gè)相對(duì)旋轉(zhuǎn)的平行裝置的圓柱形輥筒。原料經(jīng)第一對(duì)輥筒粉碎后，由篩選裝置分離出 皮殼排出，粉碎再進(jìn)入第二對(duì)輥筒粉碎。 六輥式粉碎機(jī)性能與五輥式相同。 原料輸送設(shè)備的選擇 [8] 在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中，輸送的方式有兩種：一種是機(jī)械輸送，利用機(jī)械運(yùn)動(dòng)輸送物料；另一種是氣力輸送，借助風(fēng)力輸送物料。所以，我們?cè)谳斔望溠亢痛竺椎臅r(shí)候選擇斗式提升機(jī)。又糊狀淀粉變成可流動(dòng)的糊精的過程，稱為液化。麥芽自身的酶 含量豐富足以用于糖化。根據(jù)煮沸的次數(shù)，分為一次、二次、三次煮出法。 此方法的浸出物得率比較高麥汁色度相對(duì)較深，適宜于制造濃色啤酒。其特點(diǎn)是將糖化醪逐漸升溫至酶活力的最適溫度，而不進(jìn)行醪液煮沸。這個(gè)方法的特點(diǎn)是在糊化鍋中前后進(jìn)行過 2 次煮沸操作，第 1 次是將輔助原料在糊化鍋中煮沸糊化，然后再進(jìn)入糖化鍋糖化。目前國內(nèi)的啤酒廠多采用過濾槽法。糖化醪溫度控制在55～ 70℃ 。糖化過濾期間，一般可不翻動(dòng)麥槽層，但若過濾速度太慢，則可用耕槽機(jī)進(jìn)行耕槽，從上至下將醪槽層耕松，注意不要在同一深度反復(fù)翻耕，以免壓實(shí)槽層。 酒花的添加分為 3個(gè)步驟見下表 1： 表 1 酒花的添加步驟 次數(shù) 時(shí)間 占總量的百分?jǐn)?shù) 主要目的 第一次 10 分鐘左右 20% 利用其苦味以及防止泡沫升起 第二次 45 分鐘左右 40% 利用其苦味以及防止泡沫升起 第三次 80 分鐘左右 40% 為獲得酒花香氣 14 麥 汁熱凝固物的沉淀 在麥汁用于發(fā)酵之前，先要去除熱凝固物和冷凝固物，也就是進(jìn)行麥汁的澄清。由于回旋效應(yīng)，使熱凝固物顆粒沿著重力和向心力所形成的合力的方向，以較堅(jiān)實(shí)的丘狀沉積于槽底中央，達(dá)到固、液分離的目的，清亮麥芽汁則從側(cè)面麥汁出口排出。麥芽汁冷卻結(jié)束后，可用無菌壓縮空氣將 薄板冷卻器 中的麥芽汁頂出。 表 2 啤酒生產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表 項(xiàng)目 名稱 % 定額指標(biāo) 原料利用率 99 麥芽水分 6 大米水分 12 15 無水麥芽浸出率 75 無水大米浸出率 95 原料配 比 麥芽 75 大米 25 損失率 冷卻損失 7 發(fā)酵損失 過濾損失 裝瓶損失 2 總損失率 啤酒總損失率 表 3 啤酒生產(chǎn)過程參數(shù)表 項(xiàng)目 數(shù)值 12176。 K 麥汁比熱容 麥汁在 20℃ 時(shí)相對(duì)密度為 ，而 100℃ 熱麥芽汁比 20℃ 時(shí)的麥汁體積增加 倍。濕酵母泥含水 85%，酵母中 所 含固形物量： 1（ 1－ 85%） /100＝ （ kg） 則含水 7%的干酵母為 （ 1－ 7%） ＝ （ kg） (13) 二氧化碳量 12176。 設(shè)生產(chǎn)旺季每天糖化 8 次，而淡季則糖化 6 次，每年總糖化次數(shù)為 2200 次。 糖化用水耗熱量 1Q 由糖化工藝流程可知 ，糊化鍋內(nèi)加水量為： 1G =（ +） = （ kg） 式中， 為糖化一次大米粉量， 為糊化鍋中加入的麥芽粉量（為大米粉 麥芽粉 t0(℃ ), 20min 麥芽粉 ℃ ， 60min 冷麥汁 20 大米的 20%）。 K)。K) 混合醪的比熱容： 混合米醪米醪麥醪麥醪混合 （ GcGcGc /)?? =(+)/ = kJ/(kg則進(jìn)入煮沸鍋的麥汁量為： 麥汁G == (kg) 又由表 2 可知： 麥汁c =(kg H＝ D/2 HDV ?? 4 2?有效 27 ??? 3 ?D 故取直徑 ?D 3600 mm ；鍋身 ?H D/2＝ 1800 mm 因此，得到糊化鍋的實(shí)際主要尺寸 ：有效容積 15 m3，直徑 D＝ 3600mm,柱高 H＝ 1500 mm，底高 h＝ 1200 mm(球底 ) 則實(shí)際總?cè)萘?)3/2/(4 22 hDhHDV ??? ＋ ππ )3/()( )( 22 －＋ ππ ???? ＝ m3 容量系數(shù) ，則： 有效V ＝ ＝ m3≈ m3 換熱面積 [16] 由前面的計(jì)算可知：在糊化鍋內(nèi)耗熱量最大的過程是把米醪由 70℃ 加熱至90℃ 階段，加熱時(shí)間為 12min，則： Q＝ （ 90－ 70） 3600/（ 1260） ＝ 1419160（ kcal/h） 表面壓力得蒸汽溫度為： ℃ ，醪液從 70℃ 加熱至 90℃ ，故： tm? ＝)()(?????In＝ ℃ 傳熱系數(shù) K 取經(jīng)驗(yàn)值 1710 kcal/(.℃ )，則傳熱面積： tm??kQF ＝ 1419160/(1710) ＝ m2 升氣管 糊化鍋升氣管 面積為料液面積的 1/50~1/30，取 1/40 則： d2:D2＝ 1:40 28 得出 d＝ 542mm， 圓整后 取 d＝ 550mm 表 5 糊化鍋基本參數(shù)表 [17] 名稱 糊化鍋 容積 全容積： 有效容積： 鍋身直徑： 3600mm 圓柱高度： 1500mm 加熱面積 夾套： 工作介質(zhì) 鍋內(nèi)：醪液 夾套內(nèi)： ℃ 工作壓力 鍋內(nèi)： 夾套內(nèi)： 最高工作溫度 鍋內(nèi)： 100℃ 夾套內(nèi)： ℃ 電動(dòng)機(jī)、照明 兩個(gè)防爆白熾燈：電壓 36V 功率 4kw 材料 鍋身：厚 8mm 鍋底： T2 紫銅，厚 12mm 夾套： A3 厚 8mm 糖化鍋 糖化鍋容積的確定 糖化鍋中投麥芽粉： ；水： kg 糊化液： － ＝ （ kg） 查表 2 得混合醪的相對(duì)密度 1018 kg/m3 則糖化鍋的有效體積： （ ++） /1018＝ m3 按實(shí)際生產(chǎn)情況，糊化鍋的空余系數(shù)為 29 則總?cè)莘e： ＝ m3 糖化鍋的主要尺寸 [15] 一般糖化鍋的輪廓比例為 1:2: ?HD ，如設(shè)底高部分為空余系數(shù)的情況下，則有： 取糖化鍋有效容量 有效V ＝ 45 m3 計(jì)算。 H＝ D/2，則： HDV ?? 4 2?有效 ??? 3 859?D 故取直徑 ?D 5400 mm ；鍋身 ?H D/2＝ 2700 mm 因此，得到糊化鍋的實(shí)際主要尺寸 ：有效容積 58m3，直徑 D＝ 5400mm,柱高 H＝ 2400 mm，底高 h＝ 2100 mm(球底 ) 則實(shí)際總?cè)萘?)3/2/(4 22 hDhHDV －＋ ππ ?? )3/22/()2( )( 22 －＋ ππ ???? ＝ m3 容量系數(shù) ，則： 有效V ＝ ＝ 67 m3 升氣管直徑 升氣管面積為料液面積的 1/50~1/30，取 1/40 則： V＝ 1/40＝ 得出 d＝ ， 圓整后 取 d＝ 860mm 回旋沉淀槽 技術(shù)參數(shù)：麥芽汁進(jìn)口速度 8m/s，進(jìn)料時(shí)間 20min，麥汁停留時(shí)間 40min，麥汁轉(zhuǎn)速 10 轉(zhuǎn) /分。其中，糖化工段工藝及其設(shè)備在整個(gè)啤 35 酒生產(chǎn)工藝中又起著舉足輕重的作用。保障了啤酒口味的純正風(fēng)味，確證了整個(gè)工藝的科學(xué)性和可行性。 鞏固了我們?cè)谡n堂上所學(xué)的生物工藝學(xué)，化工原理，生物工程設(shè)備等課程的基本理論，使其用于實(shí)踐設(shè)計(jì)，理解的淋漓透徹。 由于受能力所限，文章有諸多不足之處，愿老師們見諒！ 致謝 在王新廣、張德拉等老師的熱心指導(dǎo)和關(guān)心下，我們組成員通力合作，積極奮進(jìn)，終于按時(shí)完成了我們的課程設(shè)計(jì)。 參考文獻(xiàn) [1]吳思方 .發(fā)酵工廠工藝設(shè)計(jì)概論 [M].北京 :中國輕工業(yè)出版社 ,2021. [2]王福源 .現(xiàn)代食品發(fā)酵技術(shù) (第二版 )[M].北京 :中國輕工業(yè)出版社 ,2021. [3]吳根福 .發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)指導(dǎo) [M].北京 :高等教育出版社 ,2021. [4]賀小賢 .生物工藝原理 [M].北京 :化學(xué)工業(yè)出版社 ,2021. [5]柴誠敬 .化工原理 [M].北京 :高等教育出版社 ,2021. [6]刁玉瑋 ,王立業(yè) .化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ) (第五版 )[M].大連 :大連理工大學(xué)出版社 ,2021. [7]鄭裕國 ,薛亞平 ,金利群 .生物加工過程與設(shè)備 [M].北京 :化學(xué)工業(yè)出版社 ,2021. [8]唐浩國 ,肖楓 ,王冠宇 ,魏曉霞 ,徐寶成 ,. 啤酒麥芽汁的制備研究 [J]. 食品科學(xué) ,2021,(9). [9]孟領(lǐng)綱 ,王志堅(jiān) . 啤酒糖化工藝主要技術(shù)參數(shù)的確定 [J]. 江蘇食品與發(fā)酵 ,1999,(1). [10]孟德敬 ,陸健 ,趙海鋒 ,. 糖化工藝對(duì)啤酒釀造的影響 [J]. 啤酒科技 ,2021,(12). [11]朱梅 ,齊志道 ,. 啤酒講座 (六 ) 第四講 糖化方法 (上 )[J]. 釀酒 ,1982,(2). [12]王 志堅(jiān) ,. 糖化工藝主要技術(shù)參數(shù)的確定 [J]. 山東食品發(fā)酵 ,2021,(2). [13]王靜康 .啤酒糖化過濾設(shè)備 [J]. 中國食品工業(yè) ,1998,(8). [14]吳延?xùn)| . 啤酒糖化設(shè)備的組合比較 [J]. 釀酒科技 ,1998,(5). [15]范大雨 ,. 啤酒釀造用水 [J]. 啤酒科技 ,2021,(12). [16]馮四明 ,. 啤酒釀造用水的處理 [J]. 現(xiàn)代食品科技 ,1988,(1). [17]Wolfgang Winkler. 現(xiàn)代啤酒廠的釀造用水 [J]. 中國食品工業(yè) ,2021,(6). 附圖 工藝 流程圖 (附 圖 1) 糖化罐結(jié)構(gòu)圖 (附 圖 2) 過濾槽示意圖 (附 圖 3) 37 糖化車間平面圖 (附圖 4) 附件 設(shè)計(jì)任務(wù)書